题目内容
9．研究和深度开发CO、CO2的应用对构建生态文明社会具有重要的意义．
（1）CO可用于炼铁，已知：Fe2O3（s）+3C（s）═2Fe（s）+3CO（g）△H1=+489.0kJ•mol-1，C（s）+CO2（g）═2CO（g）△H2=+172.5kJ•mol-1，则CO还原Fe2O3（s）的热化学方程式为Fe2O3（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO2（g）△H=-28.5kJ•mol-1．
（2）CO与O2设计成燃料电池（以KOH溶液为电解液）．该电池的负极反应式为CO+4OH--2e-=CO32-+2H2O．
（3）CO2和H2充入一定体积的恒容密闭容器中，在两种温度下发生反应：
CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g） 测得CH3OH的物质的量随时间的变化如图1．
①该反应的△H小于0（填“大于或小于”），曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KⅠ＞KⅡ（填“＞、=或＜”）．
②一定温度下，在容积相同且固定的两个密闭容器中，按如下方式加入反应物，一段时间后达到平衡．
| 容 器 | 甲 | 乙 |
| 反应物投入量 | 1mol CO2、3mol H2 | a mol CO2、3a mol H2、 b mol CH3OH（g）、b mol H2O（g） |
（4）以TiO2/Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成乙酸．在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率的关系如图3．
①当温度在300℃～400℃范围时，温度是乙酸生成速率的主要影响因素．
②Cu2Al2O4可溶于稀硝酸，稀硝酸还原产物为NO，写出有关的离子方程式3Cu2Al2O4+32H++2NO3-=6Cu2++6Al3++2NO↑+16H2O．
分析 （1）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式，①-②×3得到；
（2）CO-O2燃料电池（以KOH溶液为电解液），依据原电池原理，负极失电子发生氧化反应，燃料在负极失电子发生氧化反应；
（3）①根据图象可知，线Ⅱ的反应速率大于线Ⅰ，所以线Ⅱ对应的温度高于线Ⅰ，而线Ⅱ对应的甲醇的物质的量小，也就是说温度高反应平衡逆向移动，据此判断反应的△H，根据温度对平衡移动的影响可知，升高温度，平衡向吸热方向移动，据此判断平衡常数的变化；
②利用三段式，根据等效平衡的思想可答题设平衡时二氧化碳转化了xmol，
CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g），
开始1（mol）：1 3 0 0
变化1（mol）：x 3x x x
平衡1（mol）：1-x 3-3x x x
开始2 a 3a b b；
（4）根据图象3可知，当温度300℃～400℃时，线的斜率变化较大，也就是温度对化学反应速率的影响较大；
②先将Cu2Al2O4拆成氧化物的形式：Cu2O•Al2O3，再根据氧化物与酸反应生成离子方程式，需要注意的是一价铜具有还原性．
解答 解：（1）①Fe2O3（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g）△H1=+489.0kJ•mol-1
②C（石墨）+CO2（g）=2CO（g）△H2=+172.5kJ•mol-1
依据盖斯定律①-②×3得到热化学方程式为：Fe2O3（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO2（g）△H=-28.5 kJ•mol-1；
故答案为：Fe2O3（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO2（g）△H=-28.5 kJ•mol-1；
（2）CO-O2燃料电池（以KOH溶液为电解液），一氧化碳在负极失电子发生氧化反应生成二氧化碳在溶液中生成碳酸钾，原电池负极电极反应为：CO+4OH--2e-=CO32-+2H2O，故答案为：CO+4OH--2e-=CO32-+2H2O；
（3）①根据图象可知，线Ⅱ的反应速率大于线Ⅰ，所以线Ⅱ对应的温度高于线Ⅰ，而线Ⅱ对应的甲醇的物质的量小，也就是说温度高反应平衡逆向移动，据此判断反应的△H＜0，根据温度对平衡移动的影响可知，升高温度，平衡向吸热方向移动，而该反应为放热反应，所以升高温度平衡逆向移动，平衡常数变小，即KⅠ＞KⅡ，
故答案为：小于；＞；
②设平衡时二氧化碳转化了xmol，
CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g），
开始1（mol）：1 3 0 0
变化1（mol）：x 3x x x
平衡1（mol）：1-x 3-3x x x
开始2 a 3a b b
则由题意可知：$\frac{x+x+1-x+3-3x}{1+3}$=0.8，解得x=0.4，
根据恒温恒容条件下的等效平衡的思想则有开始1和开始2为完全等效，即a+b=1，要使反应始终向逆向进行，则b＞x，故a的范围为小于等于1大于0.4，
故答案为：0.4＜b≤1；
（4）根据图象3可知，当温度大于300℃时，线的斜率变化较大，也就是温度对化学反应速率的影响较大，故答案为：300℃～400℃；
②Cu2Al2O4拆成氧化物的形式：Cu2O•Al2O3，与酸反应生成离子方程式：3Cu2Al2O4+32H++2NO3-=6Cu2++6Al3++2NO↑+16H2O，
故答案为：3Cu2Al2O4+32H++2NO3-=6Cu2++6Al3++2NO↑+16H2O．
点评 本题主要考查了热化学方程式的书写、电极反应的书写、化学平衡的计算及氧化还原反应方程式的书写，综合性较强，有一定的难度．
黄冈天天练口算题卡系列答案| A． | 直径为20nm的纳米碳酸钙属于胶体 | |
| B． | 海水中提取镁的各步均为氧化还原反应 | |
| C． | 可溶性铁盐和铝盐可用作净水剂 | |
| D． | 光导纤维是一种新型硅酸盐材料 |
．
．
．| A． | 离子化合物中都含有离子键 | |
| B． | 离子化合物中的阳离子只能是金属离子 | |
| C． | 含有共价键的化合物不可能是离子化合物 | |
| D． | 溶于水可以导电的化合物一定是离子化合物 |
，D的结构式：
．| A． | 乙烯和甲烷在一定条件下都可以与氯气反应 | |
| B． | 乙烯和聚乙烯都能使溴的四氯化碳溶液褪色 | |
| C． | 乙烯和苯都能使酸性高锰酸钾溶液褪色 | |
| D． | 乙烯和乙烷都可以与氢气发生加成反应 |
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